体育馆计算书.doc

§〈一〉 网架的计算
一、屋面板选型
查《压型钢板夹芯板屋面及墙体建筑构造》得：
初步选板型为JXB—40—305—960型夹芯板，查表可知有效宽度为960mm，选取板厚为100mm，面板厚为0.5mm。
二、檩距的拟定
荷载保温层：0.05×15=0.075 kN/m2
屋面防水取:0.4 kN/m2
压型钢板：0.065kN/m2
屋面活荷载：0.5kN/m2
故 屋面荷载标准值：0.075+0.4+0.065+0.5=1.04 kN/m2
查表可知最大檩距为4.2m，取檩距为3.6m
三、檩条的选型
因实腹式檩条的截面高度h为檩条跨度的～而檩条的跨度为3.6m，故h取值范围为72～103mm。
查《钢结构》教材附表3-5，选截面高度为126mm的12.6号槽钢。
四、檩条的验算
1、布置形式：屋面排水坡度为5% =5%×180=2.86（如图1.1所示）

图1.1
2、荷载记录
恒载:0.5×3.6=1.944 kN/m2
活载：0.5×3.6=1.8 kN/m2
组合设计值：S=1.2×1.944＋1.4×1.8=4.853 kN/m2
组合标准值：q=1.944+1.8=2.744 kN/m2
3、强度验算
qx=S×sin2.86=4.853×0.045=0.242 kN/m2
qy=S×cos2.86=4.853×0.999=4.847 kN/m2

查表得：Wx=62.1cm3 Wymax=23.9cm3 Wymin=10.2cm3
点强度验算：

满足强度规定。
4.整体稳定性的验算

满足稳定性规定。
5、挠度的验算

查表得：满足挠度规定。
五、网格计算
1、小立柱计算
1) 内力计算
取1/2网格宽度计算，共有13根小立柱。(如图1.2所示)
图1.2
屋面板及防水层自重：0.54×3.6×43.2=83.98kN
檩条自重：10.007×（3.6×13＋43.2）=900.6kg=9.0 kN
q=83.98＋9.0=92.98 kN

2）截面选择与验算
初选电焊钢管
A=111mm2 i=0.83cm
有效高度

查《钢结构》教材附表1.19 b类截面得：

满足规定。
2、网架计算：
1）网架自重：
采用钢管网架： 查《新编网架计算手册》
小立柱自重：（取最高几根立柱所在网格为计算单元）
0.87×1.079×10=9.39×10-3 KN
檩条自重：

屋面板自重：0.54 KN/m2
活载：0.5 KN/m2

本网架为正放四棱锥 L2=43.2m

2）网架各杆件内力计算：
所选网架为12×12网格，网格边长为a=3.6m,因查表得钢檩条屋面体系跨高比为（13－17）－0.03L2（L2为短跨向跨度）。
因（13－17）－0.03×43.2=12—16 取12，则刚架高度为H=3.6m
网架所受荷载如下：
屋架上部荷载：0.6 kN/m2
网架自重：0.226 kN/m2
悬挂设备：0.1 kN/m2
总计：0.926 kN/m2
活载：0.5KN/m2
荷载组合值：
由上述组合值可得：

上弦杆内力：
下弦杆内力：
其中ns, nx, nf分别为上弦杆、下弦杆、腹杆的内力系数。
如附表：（查《新编网架结构计算手册》）
3）杆件截面选择：
查附表得：上弦杆内力系数为：12.469
下弦杆内力系数为：12.622
腹杆压内力系数为：-2.026
腹杆拉内力系数为： 2.026
故：上弦杆内力：－23.47×12.469=－292.647 kN
下弦杆内力： 23.47×12.622=296.238kN
腹杆受压杆内力：28.75×（－2.026）=－58.248 kN
腹杆受拉杆内力：28.75×2.026=58.248 kN
初选截面：上弦杆： 电焊钢管
下弦杆： 电焊钢管
腹杆： 电焊钢管
4）杆件验算
上弦杆：

A =18.09cm2 i =5.82

查表知截面为B类截面，查B类截面得：

（满足规定）

下弦杆：
（满足规定）
腹杆：

A =8.32cm2 i =2.85

查表知截面为B类截面，查B类截面得：

（满足规定）
3、焊接空心球的设计
1）焊接空心球截面的拟定：（布置如下图所示）

上弦杆：（θ为上弦杆与腹杆夹角，也为下弦杆与腹杆夹角）

焊接空心球外径：
下弦杆：下弦杆与上弦杆钢管截面相同
故：焊接空心球的外径为261.84mm
选用，外径的焊接球。
2）截面承载力计算：（受压承载力计算）

（截面满足规定）
受拉承载力计算：

所以，本工程选用统一电焊钢球。
3、支座节点设计
1）支座板设计与计算
由于焊球的重量，将其放大20﹪
支座反力
网架支座支撑在强度等级为C30的钢筋混凝土圈梁上，=15.0.取锚栓直径d=25mm.锚栓孔径，需要的支座底板总面积为

按构造规定取底板面积＞
作用在底板单位面积上的压力为

十字节点板将底板分为四块相同的两边支撑板。
因 查表得=0.058
底板上的最大弯矩为
底板厚度为
取底板厚度为20mm
2)十字节点板及其连接焊缝的计算
取十字节点板厚度为0.7×20=14mm
支座底板与节点板的水平焊缝总长度为

取该焊缝的焊脚尺寸，则

§〈二〉 看台梁板的计算
一、 号看台板的设计
1、 构件布置（如图2.1）

图2.1
取1m宽板带为计算单元，由于看台板的长跨比大于2，故该板为单向板，板厚取70mm，Ⅰ级钢，砼C25.
2、荷载记录
板身自重：25×1×0.07=1.75 kN/m
找平层重：20×1×0.02=0.4 kN/m
瓷面砖和粘贴层重：19.8×0.015×1=0.297 kN/m
吊顶自重：0.5kN/m
活载：3.5×1=3.5 kN/m
组合设计值：P=1.2×(1.75＋0.4＋0.297＋0.5) ＋3.5×1.4=3.536＋4.9=8.556 kN/m
3、内力计算
计算简图：（如下图）

最大弯矩为
h=70mm h0=70－20=50mm b=1000mm fc=11.9N/mm2 fy=210N/mm2

按构造配筋：取，分布筋。
二、号看台板的设计
1、构件布置（如图2.2所示）

图2.2
取1m宽板带为计算单元。由于看台板的长跨比大于2，故该板为单向板，板厚取70，Ⅰ级钢，砼C25.
2、荷载记录
同号板，P=8.556
3、内力计算
计算简图：（如下图）

最大弯矩为
h=70mm h0=70－20=50mm b=1000mm fc=11.9N/mm2 fy=210N/mm2

查钢筋表可得：取，分布筋。
三、号次梁的计算
1、构件布置：（如图2.3）
图2.3
取次梁梁高h=450mm，梁宽b=200mm，由于本次梁与板一起现浇取梁截面为倒L型。钢筋
用Ⅱ级钢，砼取C25。
2、荷载记录
恒载：由板传来：2.947×0.75=2.21 kN/m
梁自重：25×0.2×0.45=2.25 kN/m
梁面瓷砖：19.8×0.015×0.45=0.134kN/m
找平层：20×0.02×0.45=0.18kN/m
活载：3.5×0.75=2.625kN/m
组合值：P=（2.21＋2.25＋0.134＋0.18）×1.2＋2.625×1.4=9.404kN/m
3、内力计算：按塑性内力重分布方法计算次梁内力。
计算跨度：中间跨 7.2－0.4=6.8m
边 跨 7.2－0.12－
本次梁按等跨连续梁计算。
剪力计算时按跨度净跨进行计算。
计算简图：（如下图所示）
次梁内力计算表：
号梁弯矩计算
截面
边跨中
第一内支座
中间跨中
中间支座
弯矩系数

(kN∙m)

－41.89
27.18
－31.06
截面
边支座
第一内支座(左)
第一内支座(右)
中间支座
剪力系数
0.45
0.6
0.55
0.55
(kN)

38.82
27.18
35.17
号梁剪力计算
4、截面承载力计算
支座截面按矩形截面计算。第一内支座截面按两排筋考虑取h0=450－60=390mm。其余按单排筋考虑取h0=450－35=415mm。次梁跨中截面按倒L型截面计算。

梁宽按0.475m计算
次梁正斜截面承载力计算表：
号梁正截面承载力计算
截面
边跨中
第一内支座
中间跨中
中间支座
M(kN∙m)
41.89
－41.89
27.18
－31.06

0.028
0.086

0.044＜ζb=0.55
0.124＜0.35
0.028＜ζb=0.55
0.09＜0.35

0.978
0.938
0.986
0.955

221.41
277.98
选配钢筋
2Φ16
2Φ 14
2Φ14
2Φ14
实配钢筋面积（mm）
402
402
308
308
注：
考虑塑性内力重分布规定满足ξ≤0.35。
号梁斜截面承载力计算
截 面
边 支 座
第一内支座(左)
第一内支座(右)
中间支座
V(kN)
29.11
38.82
35.17
35.17

0.25×1.0×200×415×11.9=246925＞V
0.25×1.0×200×390×11.9=232050＞V
232050＞V
246925＞V

0.7×1.27×200×415=73787＞V
0.7×1.27×200×390=69342＞V
69342＞V
73787＞V
箍筋肢数、直径
2Φ 6
2Φ 6
2Φ6
2Φ 6

—
—
—
—

—
—
—
—
实配箍筋间距s(mm)
200
200
200
200
四、号次梁的计算
1、构件的布置：（如图2.4所示）

图2.4
本次梁梁高h=450mm，梁宽b=200mm。由于本次梁与板一起现浇，取梁宽截面为倒L型。钢筋采用Ⅱ级。砼取C25。
2、荷载记录
恒载：梁自重：25×0.45×0.2=2.25kN/m
由号板传来：2.947××0.75=1.105kN/m
由号板传来：2.947××2.0=2.947kN/m
找平层：25×0.02×0.45=0.225kN/m
瓷砖层：19.8×0.015×0.45=0.134kN/m
活载：3.5××0.75＋3.5××2.0=4.813 kN/m
组合值：P=1.105＋2.947＋0.225＋0.134＋2.25×1.2＋4.813×1.4=13.85 kN/m
3、内力计算：按塑性内力重分布方法计算次梁内力。
计算跨度：中间跨：7.2－0.4=6.8m
边 跨：7.2－0.12－=7.0m
本梁按等跨连续梁计算。
剪力计算时按跨度净跨进行计算。
计算简图：（如下图所示）

次梁内力计算表：
号梁弯矩计算
截面
边跨中
第一内支座
中间跨中
中间支座
弯矩系数

(kN∙m)

－61.70
40.03
45.75
截面
边支座
第一内支座(左)
第一内支座(右)
中间支座
剪力系数
0.45
0.6
0.55
0.55
(kN)

57.17
51.80
51.8
号梁剪力计算
4、截面承载力计算：
支座截面按矩形截面计算，第一内支座截面按两排筋考虑，取h0=450－60=390mm。其余按单排筋考虑取h0=450－35=415mm。次梁跨中截面按倒L型截面计算。

取较小值475mm。
次梁正斜截面承载力计算表：
号梁正截面承载力计算
截面
边跨中
第一内支座
中间跨中
中间支座
M(kN∙m)
61.70
－61.70
40.03
－45.75

0.041
0.126

0.065＜ζb=0.55
0.188＜0.35
0.042＜ζb=0.55
0.135＜0.35

0.967
0.906
0.979
0.932

328.40
419.56
选配钢筋
3Φ16
3Φ16
2Φ16
2Φ18
实配钢筋面积（mm）
603
603
402
509
注：
考虑塑性内力重分布规定满足ξ≤0.35。
号梁斜截面承载力计算
截 面
边 支 座
第一内支座(左)
第一内支座(右)
中间支座
V(kN)
42.88
57.17
51.80
51.80

0.25×1.0×200×415×11.9=246925＞V
0.25×1.0×200×390×11.9=232050＞V
232050＞V
246925＞V

0.7×1.27×200×415=73787＞V
0.7×1.27×200×390=69342＞V
69342＞V
73787＞V
箍筋肢数、直径
2Φ6
2Φ6
2Φ6
2Φ6

—
—
—
—

—
—
—
—
实配箍筋间距S(mm)
200
200
200
200

§〈三〉排架的计算
一、恒载（竖向）计算：
1、荷载记录
挡风板：0.06×25×7.2×1.1=11.88 kN
屋盖自重：GW=1.811×43.2×43.2×(1+20％)=405.57 kN
天沟自重：GT=1.6×7.2×2.5 =28.8kN
则：G1 =(GW＋GT) =(405.57＋28.8＋11.88) ×1.2=535.5kN
M1 =22.31kN·m
上柱自重：G上=1.2×25×0.5×0.5×6.6 =49.5 kN
下柱自重：G下=1.2×25×0.5×0.5×6.6 =49.5 kN
右柱自重：G右=1.2×25×0.3×0.3×3.0 =8.1 kN
看台自重：
=58.23kN·m
下面墙重： 窗重：2×1.8×1.8×0.4 =2.592kN
总墙重：（7.8×6.6－2×1.8×1.8）×5.24 =235.8kN
总重：1.2×（235.8＋2.592）=286.07kN
上面墙重： 窗重：2×3.0×2.0×0.4 =4.8kN
总墙重：（7.8×6.6－3.0×2.0×2）×5.24 =206.875kN
总重：1.2×（206.875＋4.8）=254.01kN
右面墙重： 7.8×3.0×5.24×1.2 =147.14kN
则：G2=254.01＋49.5 =303.51kN
G3=49.5＋286.07 =335.57kN
G4=8.1＋147.14 =155.24kN
2、内力计算（计算简图如下）：

柱：500×500 取 EI1 =1
300×300 取 EI1 =0.135
主梁：300×600 取 EI1 =0.964
1）计算分派系数
结点B：
转动刚度：

弯矩分派系数：

结点D：
转动刚度：

弯矩分派系数：

2）锁住B、D点求各杆的固端弯矩

3）弯矩分派
放松结点D（此时节点B仍被锁住），按单结点问题进行分派和传递；结点D的约束力矩为295.23kN·m。放松结点D，等于在结点D新加力偶载－295.23kN·m，DB、DE两杆的相应分派力矩为：0.719×（－295.23）=－212.27kN·m
0.281×（－295.23）=－82.96kN·m
杆DB传给B端的传递力矩为：
杆DE传给E端的传递力矩为：
通过传递结点力矩很明显没有平衡，重新锁住D点，放松B点：
结点B的约束力矩为－212.27－82.96=－318.405kN·m，放松B点，等于在结点B新加一力偶318.405kN·m。
BA、BC、BD杆分派力矩为：318.405×0.125=39.80kN·m
318.405×0.497=158.247kN·m
318.405×0.378=120.357kN·m
传递力矩为：39.80×（－1）=－39.80kN·m
158.247×=79.124kN·m
120.357×=60.179kN·m
4）进行第二个循环
再次放松结点D（此时结点B仍被锁住）按单结点问题进行分派和传递；结点D的约束力矩为60.179kN·m,在结点D新加一个力偶（－60.179kN·m），则DB、DE两杆
分派力矩为：0.719×（－60.179）=－43.269kN·m
0.281×（－60.179）=－14.022kN·m
杆DB传给B端的传递力矩为：
杆DE传给E端的传递力矩为：
重新锁住结点D放松结点B，B点力矩为（－21.635 kN·m），加一个力偶21.635 kN·m，则：BA、BC、BD三杆的分派力矩为：
21.635×0.125 =－2.704 kN·m
21.635×0.497 =10.753 kN·m
21.635×0.378 =8.178 kN·m
传递力矩为：
2.704×（－1）=－2.704 kN·m
10.753×=5.377kN·m
8.178×=4.089kN·m
5）继续循环（不再叙述，以下全为图形表达）：

图3.1 荷载竖向弯矩图

VB×6.6＋213.953＋106.977=0
VB =－48.63kN

VB = VC =－48.63kN

VD×3.0－52.713－105.724 =0
VB =52.81kN

VD = VE =52.81kN

VB=263.17kN

105.724－267.765＋＋VD×8.372=0
VD=－224.45kN

图3.2 恒载竖向剪力图

图3.3 恒载竖向轴力图

二、活载(竖向)计算：
1、荷载记录：屋盖均部荷载：
雪荷载：
看台活荷载：
计算简图如下所示：

1）计算分派系数
结点B：
转动刚度：

弯矩分派系数：

结点D：
转动刚度：

弯矩分派系数：

2）锁住B、D点求各杆的固端弯矩

3）弯矩分派

图3.4 活载竖向弯矩图

VC×6.6＋39.447＋78.893=0
VC =－16.44kN

VB = VC =－16.44kN

VE×3.0－19.493－38.985 =0
VE =19.49kN

VD = VE =19.49kN

VB=112.60kN

38.985－98.737＋＋VD×8.37=0
VD=－98.32kN

图3.5 活载竖向剪力图

图3.6 活载竖向轴力图

三、水平风荷载计算：
受力组合分析图：

（1） （2） （3） （4）
1、荷载记录：
建筑物高度<30m，所以,体型系数如图中所示（＋为压力，－为吸力）。由于本建筑位于江西大学校园，地处市郊区，按B类地面查表高度为15m出。已知。

2、（1）号组合计算：
计算简图如下所示：

计算分派系数
结点B：
转动刚度：

弯矩分派系数：

结点D：
转动刚度：

弯矩分派系数：

锁住B、D点求各杆的固端弯矩

力矩分派：

图3.7 （1）组合弯矩图

VB=-13.28kN

－17.53＋－RA×6.6=0
RA=7.97kN

VC=10.63kN

17.53－17.53＋＋VB×6.6=0
VB=－10.63kN

VD×8.37=0
VD =0kN

VB = VD =0kN

VE×4.2=0
VE =－0kN

VD = VE =0kN